전자속도 포인팅 벡터 이해하기

안녕하세요 이번 포스팅 내용은 전자속도 포인팅 벡터 입니다. 전자기학 12장 내용으로 전자속도 및 포인팅 벡터에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.

제가 이해한 내용을 기반으로 설명 드리며, 쉬운 이해를 돕기 위해서 가능한 수식도 같이 첨부하도록 하겠습니다.

전파속도

: 일단 전파속도에 대해서 먼저 설명 드리도록 하겠습니다. 전파속도라는 것은 기 포스팅한 전자파가 이동하는 속도라고 생각하시면 됩니다. 기호는 v를 쓰고 단위는 [m/s]입니다.

전자파에 대해서 먼저 공부하고 안 오셨다면 아래 포스팅 참조하시면 됩니다.

더 자세히 들어가보면 전파속도 v의 공식은 v=1 / εμ 입니다 이 공식을 약간 풀어서 보면 아래와 같습니다.

1 / εμ=1 / ε0εsμ0μs=1 / ε0μ0×1 / εsμs

=18.85×10−1/2 x 4π×(10)−7 x 1 / εsμs

=3×108×1 / εsμs=3 x (10) 8 / εsμs

v=1εμ=3×108 / εsμs 이며 μs=1 , εs=1이므로 v=3×(10) 8 x 1 x 1=3 x 108 가 구현이 될 수 있습니다.

문제에서 전파속도가 나오면 바로 1 / εμ 아니면 3×(10) 8 x εsμs 을 고르시면 됩니다. 필기는 객관식이니 나름 찾기 용이 하실 겁니다.

하지마 문제에서 비슷한 걸 모아두니까 이 점 참조해서 푸시면 될 거 같습니다.

: 다음으로는 포인팅 벡터에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다. 포인팅 벡터는 어떤 안테나 한 점에서 전자파를 쏘면 사방으로 퍼져나간다라고 생각을 해보세요.

이렇게 퍼져나갈 때 처음 나가는 전자파가 가지는 에너지를 P0 라고 하면 한 점에 모여있던 전자파가 사방으로 퍼져나가는 상황이니 거리가 멀어질 수도록 힘은 줄어 들것이라고 예상할 수 있습니다.

에너지의 총량은 같지만 에너지가 여기저기 흩어지는것이므로 ‘단위면적당 에너지’가 줄어드는 현상이라고 생각하시면 됩니다.

다른 말로는 앞에 말씀 드렸던 전력이라는 의미를 가지고 또 보면 단위면적당 전력이라는 의미로 전력밀도라고도 생각할 수 있습니다.

이렇게 퍼져 나간 전자파의 에너지를 벡터로 표현한 것을 포인팅벡터라고 합니다.

이 포인팅벡터의 크기를 구하기 위해서는 단위면적당 에너지를 계산하여야 구할 수 가 있습니다. 즉 P0를 단위면적으로 나눠져야 합니다. 단위는 예상하시겠지만, [W/m2] 입니다. 식으로 표현하면 포인팅 벡터 = E×H 또는 EH입니다.

이상으로 전자속도 포인팅 벡터 대해서 공유 드렸으며 전자기학 12장 내용으로 전자속도 및 포인팅 벡터에 대해서 포스팅을 작성하였습니다.

위 포스팅은 제가 공부하면서 이것 저것 개념을 제 나름대로 이해한 부분을 기점으로 설명 드리는 내용이라 중간에 오류가 발생할 수 있는 점 감안해서 포스팅을 보셨으면 합니다. 전기기사 공부하시는데 도움이 되셨으면 합니다.